1. Cómo estudia Juno el interior de Júpiter si las nubes tapan todo
Júpiter está cubierto por nubes espesas en todo el planeta. Lo único que se ve con telescopios o cámaras normales es la cima de esas nubes. Para saber qué ocurre debajo, no queda más remedio que usar algo distinto a la luz visible. Juno fue lanzada el 5 de agosto de 2011 y entró en órbita alrededor de Júpiter el 4 de julio de 2016 [1]. De los instrumentos que lleva, los protagonistas de esta historia son tres: un radiómetro de microondas que ve a través de las nubes, la ciencia de la gravedad que mide la distribución de la masa interna por su efecto en las ondas de radio, y un magnetómetro que mide el campo magnético. También está JIRAM, que fotografía las auroras polares con infrarrojos, y la cámara de luz visible JunoCam, usada para estudiar el movimiento de las nubes [1]. Veamos qué revelaron estas herramientas, empezando por los huracanes polares que más sorprendieron a los científicos.
2. Los huracanes de los polos de Júpiter: ocho en el norte y cinco en el sur
Juno pasó sobre los polos de Júpiter y fotografió la disposición de los huracanes. En el polo norte hay un huracán en el centro y ocho lo rodean. En el polo sur, la estructura es similar: uno central rodeado por cinco. Esto se informó en la revista científica Nature el 8 de marzo de 2018 [2]. Algunos medios cuentan el huracán central y dicen que hay 9 en el norte y 6 en el sur; es solo una diferencia en cómo se cuentan, pero se refieren a la misma disposición. Los investigadores, según se cuenta, se sorprendieron al ver las primeras imágenes, pues no habían visto algo así. Algunos esperaban una forma hexagonal, como la que existe en el polo norte de Saturno [2]. La NASA indica que, según las observaciones infrarrojas, esta disposición de huracanes es muy estable y permanece en el mismo lugar [3]. Parece que los huracanes no son efímeros, sino que llevan mucho tiempo ahí. Entonces, ¿hasta dónde se conectan las bandas visibles de las nubes con el interior?
3. Hasta qué profundidad llegan los vientos de las bandas de Júpiter
Las bandas de Júpiter son cinturones de vientos fuertes que van hacia el este y hacia el oeste. La pregunta era si estos vientos son solo un fenómeno cerca de la cima de las nubes o si continúan hacia abajo. Las mediciones de gravedad de Juno mostraron que los vientos en bandas llegan hasta unos 3000 km bajo la cima de las nubes [4]. Esa distancia es similar a la longitud de las islas de Japón de norte a sur. La masa de la parte donde se mueven los vientos equivale a cerca del 1% de la masa total de Júpiter [4]. Como la atmósfera de la Tierra es menos de una millonésima parte de la masa de la Tierra, la parte movida por los vientos de Júpiter es más de 10,000 veces mayor en proporción. Esto significa que están moviendo una capa gruesa y completa bajo las nubes.
4. Cómo se midió la gravedad de Júpiter desde más de 600 millones de km
Cuando la nave se acerca a Júpiter, la distribución de la masa del planeta tira de ella y cambia ligeramente su velocidad. Ese cambio aparece como un desplazamiento en las ondas de radio que llegan a la Tierra [4]. Lo medido fue un cambio de velocidad de unos 0,01 mm por segundo, equivalente a una velocidad de 1 mm cada 100 segundos. La antena de la Red del Espacio Profundo de la NASA, situada a más de 400 millones de millas (unos 640 millones de km), captó esa señal [3]. Al estudiar la diferencia de gravedad entre el hemisferio norte y el sur, se pueden leer las huellas del flujo de los vientos [4]. Pequeñas desviaciones en la distribución del peso dieron la pista de la profundidad de los vientos. El radiómetro de microondas puede examinar hasta unos 150 km bajo las nubes, donde la presión es de unas 33 atmósferas [6]. También mide la profundidad de los huracanes; algunas tormentas llegan a unos 100 km desde la cima de las nubes, y la Gran Mancha Roja supera los 350 km. Una estimación que combina varias mediciones sugiere que la Gran Mancha Roja llega a unos 500 km [3].
5. Cuánta agua hay en Júpiter: la medición de la sonda Galileo y lo que se esperaba
En 1995, la sonda Galileo entró en las nubes de Júpiter y midió el agua. El resultado fue solo una décima parte de lo esperado [6]. La cantidad de agua es una pista clave para entender cómo se formó Júpiter, por lo que esa escasez quedó como un misterio. En febrero de 2020, Nature Astronomy informó los resultados de Juno: cerca del ecuador, el agua representa alrededor del 0,25% de las moléculas, unas 3 veces la proporción del Sol [6]. Se explica que la sonda Galileo podría haber entrado por casualidad en un lugar seco. El radiómetro de microondas ve hasta unos 150 km bajo las nubes, y se vio que la mezcla de agua varía según el lugar y que la atmósfera profunda cambia mucho según la latitud [6]. Esto es un valor del ecuador, no necesariamente de todo Júpiter. Según modelos basados en mediciones precisas de la gravedad, el núcleo de Júpiter parece ser más grande de lo esperado, con materiales pesados que no se concentran solo en el centro, sino que se dispersan en el hidrógeno circundante, formando un "núcleo difuso" [5]. Sin embargo, este es un resultado de modelos que dependen mucho de cómo se elige la ecuación de estado, por lo que no es definitivo.
6. Cómo cambia con el tiempo el campo magnético de Júpiter
Júpiter tiene un campo magnético fuerte. El magnetómetro de Juno informó en Nature Astronomy en mayo de 2019 que ese campo cambia desde el interior con el paso del tiempo. En cuerpos distintos a la Tierra, esta fue la primera detección clara [7]. La mayor parte del cambio proviene de una zona de campo magnético fuerte cerca del ecuador, llamada "Gran Mancha Azul" [7]. Se piensa que la causa son los vientos de la atmósfera profunda bajo las nubes [7]. Los capítulos sobre la profundidad de los vientos y el cambio del campo magnético se unen bajo la idea de que los vientos bajo las nubes mueven el interior. Pero esto es una teoría sobre la causa, no una conclusión confirmada.
7. Actividad para hacer en casa: comprobar la velocidad de 0,01 mm con una regla y monedas
Lo que puedes hacer hoy: mueve la punta de un lápiz a lo largo de una marca de 1 mm de una regla durante 100 segundos. Esa lentitud, que casi parece parada, da una idea de la magnitud del cambio de 0,01 mm por segundo que midió Juno. Coloca una moneda de 1 yen (o similar) y rodea su borde con otras monedas iguales sin dejar huecos. ¿Cuántas caben tocando el centro? La respuesta es 6. Como los huracanes del polo norte son 8, un modelo de círculos del mismo tamaño tocando el centro no reproduce la disposición de los huracanes de Júpiter, porque los huracanes reales no tienen necesariamente el mismo tamaño.